ABF остается критической точкой отказа для цепочки поставок упаковки интегральных схем

Промышленность полупроводников сталкивается с растущей проблемой в своей цепочке поставок, и сегодня речь идет не о самих чипах. Пленка Ajinomoto Build-up Film (ABF), критически важный компонент в передовой упаковке интегральных схем, стала потенциальным узким местом в производстве высокопроизводительных процессоров. По мере того как спрос на передовую электронику продолжает расти, рынок подложек ABF испытывает трудности с поддержанием темпа, создавая опасную ситуацию для производителей чипов и их клиентов.

Важность ABF в производстве полупроводников

Как наиболее распространенный материал, используемый в подложках ИС, ABF является жизненно важным звеном между интегральными схемами и печатными платами, обеспечивая электрическую изоляцию, рассеивание тепла и распределение сигналов. Впервые представленная в 1999 году компанией Ajinomoto, ABF быстро стала материалом выбора для упаковки высокопроизводительных процессоров благодаря своим уникальным свойствам. Пленка, состоящая из эпоксидной смолы и неорганических наполнителей, обладает исключительной размерной стабильностью и способствует созданию микромасштабных схем с помощью передовых производственных технологий.

Важность ABF в современной электронике невозможно переоценить. Это основной материал для упаковки ЦП, ГП, SoC и других передовых компонентов, которые питают наши смартфоны, компьютеры, центры обработки данных и, все чаще, наши транспортные средства. Способность материала поддерживать тонкие линии и его совместимость с добавочными процессами сделали его незаменимым в производстве печатных плат высокой плотности соединений (HDI) и сверхвысокой плотности соединений (ultra-HDI).

Растущий спрос на ABF и рост рынка

Рынок ABF за последние несколько лет показал замечательный рост. Согласно Thornburg Investment Management, он вырастет с $832.5 миллионов в 2020 году до ожидаемых $3.01 миллиарда в 2028 году, что отражает среднегодовой темп роста (CAGR) примерно 17.43%. Этот быстрый рост использования ABF во многом обусловлен полупроводниковой промышленностью, хотя печатные платы сверхвысокой плотности соединений (UHDI) также будут способствовать росту.

5 факторов увеличения спроса на ABF

Несколько сил способствуют росту спроса на ABF:

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Learn More

1. Миниатюризация: Неуклонное стремление к созданию более маленьких и мощных устройств является ключевым фактором спроса на ABF. По мере уменьшения размеров компонентов возрастает потребность в передовых решениях упаковки, способных обрабатывать более высокие плотности и более мелкие шаги. Современные смартфоны, например, обладают большей вычислительной мощностью, чем ранние суперкомпьютеры, и при этом помещаются в карман. Такой уровень миниатюризации возможен только с использованием передовых материалов для упаковки, таких как ABF, которые позволяют создавать сложные взаимосвязи, требуемые в таких компактных конструкциях. 
2. Технология 5G: Для 5G требуются передовые полупроводники, способные обрабатывать огромные объемы данных на высоких скоростях. Подложки ABF критически важны для упаковки этих чипов, обеспечивая сверхбыструю коммуникацию с низкой задержкой, которую обещает 5G. Отличные электрические свойства ABF делают его идеально подходящим для приложений 5G, где критически важно сохранение целостности сигнала. По мере развёртывания устройств и инфраструктуры, поддерживающих 5G, ожидается значительный рост спроса на ABF в этих приложениях.
3. Устойчивость: ABF считается более экологичным вариантом по сравнению с традиционными материалами благодаря его способности поддерживать более эффективные конструкции и сокращать общее использование материалов. Подложки ABF также способствуют устойчивости за счет обеспечения более эффективных дизайнов чипов, которые потребляют меньше энергии. Это увеличивает время работы батареи портативных устройств и снижает общее энергопотребление центров обработки данных и других крупномасштабных вычислительных установок.
4. Электромобили (EV): Современные электромобили зависят от множества датчиков и процессоров для управления всем, от производительности батареи до автономного вождения. Высокопроизводительные чипы, необходимые для этих приложений, часто зависят от подложек ABF для их упаковки. Системы помощи водителю при вождении (ADAS) и технологии автономного вождения требуют сложных процессоров. Способность ABF поддерживать эти сложные, высокомощные чипы делает его ключевым элементом для продвижения технологии EV. 
5. Искусственный интеллект: Взрывной рост ИИ является еще одной мощной силой, стимулирующей растущий спрос на ABF. Ускорители ИИ и специализированные процессоры для машинного обучения переносят границы дизайна чипов, требуя передовых решений для упаковки для управления рассеиванием тепла и целостностью сигнала. Подложки ABF часто являются материалом выбора для этих передовых приложений, дополнительно стимулируя спрос на материал.

Проблемы, с которыми сталкивается индустрия ABF

С критической ролью ABF в современном производстве чипов и растущим спросом, обусловленным множеством тенденций, производители ABF сталкиваются с несколькими проблемами, которые угрожают их способности удовлетворить весь спрос на ABF, который будет предъявлять индустрия. К этим проблемам относятся:

Колебания цен на сырье: Индустрия ABF зависит от сырьевых материалов, таких как полиимид и медная фольга. Цены на эти материалы могут быть нестабильными, что затрудняет производителям прогнозирование затрат и поддержание уровня прибыльности.

Жесткая конкуренция: Глобальный рынок подложек ABF контролируется несколькими крупными игроками из Японии, Тайваня, Китая и Южной Кореи. К крупным производителям относятся Unimicron, Ibieen, Nanya PCB, Shinko Electric Industries, Kinsus, AT&S, Semco и Kyocera, при этом восемь крупнейших игроков занимают более 85% мировой доли рынка. Такое доминирование нескольких крупных игроков затрудняет новым участникам рынка закрепиться на нем.

Строгие регуляторные требования: Производителям необходимо соответствовать строгим регуляторным требованиям, особенно в областях безопасности и воздействия на окружающую среду. Регуляции, такие как RoHS и REACH, ограничивают использование определенных химических веществ и материалов, что увеличивает затраты и усложняет соблюдение требований для мелких производителей. Значительные инвестиции в испытания и сертификацию необходимы для соответствия этим регуляторным стандартам.

Техническая сложность: Производство ABF является сложным процессом, требующим передового оборудования и высококвалифицированного персонала. Эта сложность может стать препятствием для мелких производителей, которым не хватает необходимых ресурсов или экспертизы. Кроме того, разработка новых продуктов ABF с улучшенными свойствами – такими как теплопроводность и гибкость – требует значительных инвестиций в исследования и разработку.

Перспективы на будущее

По мере развития будущего, индустрии ABF предстоит пройти через сложный ландшафт растущего спроса, технических вызовов и рисков цепочки поставок. Расширение производственных мощностей и разработка новых производственных технологий будут критически важны для удовлетворения постоянных потребностей индустрии микросхем. Сотрудничество между производителями ABF, производителями микросхем и конечными пользователями будет существенным для согласования производства с будущим спросом.

Субстраты ABF остаются жизненно важными для развития полупроводниковой технологии. По мере того как мы расширяем границы вычислительной мощности и миниатюризации устройств, значение этой часто упускаемой из виду пленки только увеличивается. Решение проблем цепочки поставок в производстве ABF будет ключом к включению следующего поколения электронных инноваций.